Файл: Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин..pdf

Первую систему назовем основной (т—1), другие — резервными. В резервных и основной системах надеж­ ности элементов соответственно равны. Такая схема по­ лучила название схемы общего резервирования.

Физическая модель такой системы следующая. При отказе элемента основной системы (машины) она заме­ няется полностью резервной системой (машиной), кото­ рая работала одновременно с основной (постоянное ре­ зервирование).

Z— ------[ п

Ч~Н — ШИ------Н Л -*»

Вероятность безотказной работы основной системы

по формуле (5.1)

П

Ro. Л) = ПRk(t).

£=i

Вероятность отказа ее

П

Qo. с(0 = 1- Пед. )г=1

Вероятность отказа всей системы по формуле (5.8) будет

П

W ) = Q£c(0 = [1 - П а д т

k=l

и, наконец, вероятность безотказной работы системы с общим резервированием равна

П

k=1

106

Из рис. 25 видно, что из т Х п элементов, которые составляют всю систему, можно составить и другую схе­ му резервирования (рис. 26).

Такую схему называют резервированием по элемен­ там или схемой раздельного резервирования. Физически схему раздельного резервирования можно представить следующим образом. Вместо того, чтобы держать в ре­ зерве т—1 машин на случай отказа работающей одной машины, в запасе держат (т—1 )п элементов (деталей) и при отказе одного элемента работающей машины его заменяют соответствующим элементом из резерва. При этом снова полагается, что резервные элементы работали одновременно с основными.

Оценим вероятность безотказной работы при такой схеме резервирования.

Вероятность безотказной работы одного К-го ряда резервированных элементов равна

£ < р)( 0 = 1 - [ 1 - / ? к ( 0 Г

Теперь по формуле (5.1) имеем вероятность безотказ­ ной работы системы с раздельным резервированием:

Если все элементы в системе равнонадежны, то при об­ щем резервировании получим

Пример. Система состоит из 20 элементов равной на­ дежности, для которых вероятность безотказной работы

за время t0 равна R (to) =0,9.

В резерве имеется еще две таких же системы. Опре­ делить, какой способ резервирования целесообразно при­ менить, общее резервирование или раздельное.

Подставляя в формулы (5.17) и (5.18) л = 20, т = 3, R(t0) =0,9, получим

R°c(t0) = 1— [1 — 0,920]3 = 0,32,

RP(t0) = [ ! —(! — 0,9)3]20 = (0,999)20 = 0,98-

107

Этот результат носит общий характер. На рис. 27 приведены графики эффективности рассмотренных двух типов резервирования для числа элементов (р —14-100) и 4 систем — три резервных (тр= 1,2,3).

Полученные результаты имеют и физическое толко­ вание. Поскольку при отказе системы может отказать любой из ее п элементов, то возможность его замены повышается, когда резервные системы разобраны на элементы, так как одной разобранной системой можно несколько раз приводить в работоспособное состояние основную систему, если отказывают разные элементы, а собранной — только один раз. Напомним, что этот результат предполагает постоянное или мгновенное включение резервных и основных элементов. Если время или затраты на включение резерва по элементам велико, то может оказаться, что целесообразно заменить группу элементов или всю систему.

Из изложенного ясно, что резервирование является эффективным методом повышения надежности машин. Однако в ряде случаев оно требует применения большо­ го числа резервных элементов.

Сокращение числа резервных элементов может быть достигнуто за счет ремонта отказавших деталей. Если при некотором числе запасных элементов обеспечить ре­

вповышении надежности машин.

Гл а в а VI. ОБКАТКА МАШИН И КОЛИЧЕСТВЕННАЯ

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ

В производстве заложены большие резервы не только поддержания, но и повышения надежности машин.

Улучшение технологического процесса, повышение культуры производства, повышение стабильности, точ­ ности изготовления деталей, качества сборочных работ и др. мероприятия являются основой для обеспечения вы­ сокой надежности изделий. Различного рода технологи­

109

ческие методы и приемы позволяют значительно упроч­ нить и повысить износостойкость изделий. Известны методы упрочнения наклепом, закалкой объемной и местной, наплавкой твердосплавными материалами и т. д.

Качество применяемого материала, техническая осна­ щенность производства и квалификация рабочих, орга­ низация производства, специализация являются факто­ рами, оказывающими большое влияние на надежность изделий.

Резервом повышения надежности в производстве являются методы и приемы, основанные на удалении в процессе изготовления машины бракованных деталей и узлов. Такие методы могут быть различны, начиная от поиска и выбраковки нарушений геометрических и проч­ ностных параметров и кончая параметрами надежности, то есть качеством, изменяющимся во времени. Это дости­ гается при обкатке (приработке) машин после изготов­ ления или ремонта.

Рассмотрим некоторые количественные соотношения по выбору режимов обкатки машин, а также оценке це­ лесообразной точности, стабильности, упрочнения дета­ лей в процессе производства и ремонта сельскохозяйст­ венных машин. При этом не будем отделять основное производство от ремонта, поскольку в данном случае рассматриваемые вопросы в одинаковой мере относятся к обоим видам изготовления деталей сельскохозяйственных машин.

1. Контрольная обкатка машин

Опыт эксплуатации машин показал, что в ряде слу­ чаев их надежность со временем возрастает. Это свойст­ во изделий называют приработкой. Явление приработки объясняется двумя причинами. Во-первых, выявлением в начальный период эксплуатации изделий и элементов, изготовленных с отступлением от установленного про­ цесса. Во-вторых, улучшением качества элементов изде­ лия в процессе работы при их взаимном влиянии.

Внешнее воздействие на готовую продукцию с целью повышения ее надежности путем использования свойст­ ва приработки называют обкаткой.

При обкатке изделий параметр потока отказов умень­

110

Для получения /об > 0 необходимо

К Х о <С М = МО) — Я0.

Откуда

МО) > ЫК + 1) = Я-105.

Физически это значит, что время обкатки отлично от нуля, если имеет место определенное снижение пара­ метра потока отказов.

Рассмотренный метод определения времени обкатки предполагает, что установившееся значение параметра потока отказов соответствует его значению в период эксплуатации. Следовательно, чтобы проводить обкатку изделия в производственных условиях необходимо со-

Рис. 28. 'К р асч ету -времени о б ­ катки м аш ин .

здать эксплуатационный режим нагружения. Если обкат­ ка производится без нагружения (вхолостую), то пара­ метр Я„ = 0, так как отказы без нагрузки не должны быть в эксплуатации — это отказы вызванные непра­ вильной сборкой, установкой, монтажом, то есть чисто производственного характера, их необходимо контроли­ ровать и устранять.

Тогда

Полагая Що6) = КМ, получим

аа

Графическая интерпретация формулы приведена на рис. 28. Из рисунка видно, что в зависимости от значе-

112

ний а можно выделить три области. При а<0,5 (1 об­ ласть) кривая резко возрастает, что равносильно значи­ тельному увеличению времени обкатки, а это экономиче­ ски нецелесообразно. Поэтому максимальное время обкатки целесообразно ограничить t0б =6 ч, соответст­ вующему а = 0,5. При а >6 время tob почти не меняется. Полагая а = 6, получим to6 = 0,5 ч. Таким образом, в за­ висимости от реального значения а следует принимать to6 = (0,5-7-6) часа при отсутствии нагрузок в период об­ катки.

Пример. Наблюдения за холостой обкаткой 23 свек­ лоуборочных комбайнов в течение 0,75 ч показали, что число отказов распределилось по интервалам Д£=11 мин, следующим образом.

Т а б л и ц а 6.1

время обкатки комбайна. Параметр потока отказов мож­ но аппроксимировать выражением вида 6.1. Численное значение коэффициента а, обеспечивающее хорошую ап­ проксимацию эмпирической функции параметра потока

ееаналитическом выражении равно

а= 0,062 —^—.

мин

Тогда время обкатки в соответствии с формулой 6.2 равно

=------- = 48,3 мин яз 50 мин. 0,062

113

2. Влияние качества изготовления машин на их надежность

Рассмотрим сперва внезапные отказы. Будем считать действующие нагрузки неизменными (заданными), а не­ сущую способность зависящей от качества изготовления, то есть величины К и vaB будут варьируемыми в фор­

муле вероятности безотказной работы. Коэффициент вариации действующей нагрузки va примем равным 0,3. Рассчитаем R(t) при изменении К в пределах 0,54-6, а'

Рис. 29. Зависимость ве­ роятности безотказной работы от коэффициента запаса.

Рис. 30. Зависимость ве­ роятностей безотказной работы от коэффициента вариации несущей спо­ собности.

VaB= 04-0,9. Результаты расчетов иллюстрируются

рис. 29, 30 и позволяют сделать следующие выводы. Ве­ роятность безотказной работы детали зависит как от отношения средних значений несущей способности и на­ грузки, так и от коэффициента вариации несущей спо­

выше 0,8. В первой и третьей зонах вероятность безот­ казной работы зависит от коэффициента вариации несу­ щей способности незначительно, а во второй зоне —

114